山區(qū)高速公路房建工程供水設(shè)施研究

張 帥

（遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 沈陽(yáng)市 110166）

山區(qū)高速公路每隔一定距離或者經(jīng)過(guò)城鎮(zhèn)就需要設(shè)置服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站，沿線還需要設(shè)置管理中心，這些房建給排水工程的水源條件及對(duì)應(yīng)的供水方式的選擇將直接影響到主線的整體服務(wù)質(zhì)量，因此需結(jié)合實(shí)際情況具體分析確定經(jīng)濟(jì)合理可行的供水方案。

1 山區(qū)高速公路房建工程的水源條件分析

山區(qū)水源主要是地表河水、山泉水、溶洞水、地下水、市政水源等。其中山區(qū)地表水除靠近江河處有較為充足的水源外，主要靠雨水補(bǔ)給的地表水還呈現(xiàn)時(shí)空分布不均的特點(diǎn)，需要修建水庫(kù)等調(diào)蓄工程儲(chǔ)水才能更好地加以利用；溶洞水通常水量較小，山區(qū)高速公路項(xiàng)目橋隧比高，隨著工程的建設(shè)例如隧道的施工其水系可能會(huì)被打斷；當(dāng)?shù)乇硭靠梢詽M足使用要求時(shí)，通常還需要根據(jù)其源水水質(zhì)條件選擇合適的凈水處理工藝處理并達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)后才能使用，因此在方案階段要綜合供水安全可靠性、建設(shè)費(fèi)用等因素進(jìn)行比選。山區(qū)地下水分布極不均勻，只有特定地質(zhì)地貌條件下才有地下水儲(chǔ)存，埋深也很深，鑿井初投資大施工難度高，一般地區(qū)還很難找到取水井位，其水量也很難滿足大量生產(chǎn)、生活需求；市政水源供水接管按照就近的原則，一般可由附近的城鎮(zhèn)市政給水管引入，但需考慮地形因素設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)形式，當(dāng)房建站點(diǎn)內(nèi)的蓄水構(gòu)筑物調(diào)節(jié)容積較小時(shí)應(yīng)敷設(shè)雙管輸水管線。

2 山區(qū)高速公路房建工程的供水方式選擇

2.1 以地下水為水源

在高速公路主線施工階段，施工駐地臨時(shí)用水形式可基本反映主線沿線水源情況。對(duì)于初步判斷具備地下水源的房建站點(diǎn)，收集含水層埋藏條件、厚度、巖性、水力狀況等基礎(chǔ)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察、物探、鉆探、抽水試驗(yàn)、地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)等確定必需的水文地質(zhì)參數(shù)，進(jìn)而選擇合適的地下水取水構(gòu)筑物類型，對(duì)于山區(qū)一般多為管井。管井井室應(yīng)滿足水泵安裝要求并避免井口污染，當(dāng)井深小于150m時(shí)可選用鋼筋混凝土井壁管，井深小于250m時(shí)可選用鑄鐵井壁管，任意井深均可采用鋼井壁管，但隨著井深的增大應(yīng)增加壁厚。如果成井水量足夠、水質(zhì)可滿足生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，則可直接二次加壓后供給用戶使用；如果地下水鐵、錳超標(biāo)，會(huì)呈現(xiàn)色度高有鐵腥味，通常有Fe2+、Mn2+存在，需要經(jīng)過(guò)曝氣氧化、吸附過(guò)濾等使鐵、錳分別小于0.3mg／L和0.1mg／L，當(dāng)源水鐵、錳含量均較高時(shí)應(yīng)先除鐵后除錳；如果地下水氟超標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致牙齒損壞或慢性中毒，應(yīng)采用活性氧化鋁吸附過(guò)濾使氟小于1.0mg／L，保證滿足生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)后方可二次加壓使用。

2.2 以地表水為水源

對(duì)于具備地表水源的房建站點(diǎn)，首先需要看該地表水源是否處于環(huán)境敏感區(qū)，也即是否可以取用，如果可以取用，還要看枯水期水量是否滿足使用要求，調(diào)研近幾年水量是否存在逐年減少現(xiàn)象，由此可判斷是否可作為備選水源。如果經(jīng)調(diào)查可以作為供水水源，還需要進(jìn)行水質(zhì)分析看水源是否受到污染并采取措施，地表水源形式多樣，取水條件各不相同，應(yīng)選取合適的取水構(gòu)筑物形式，并根據(jù)源水水質(zhì)設(shè)置混凝→沉淀→過(guò)濾→消毒等設(shè)施處理水源水并達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)方可二次加壓使用。值得注意的是高速公路房建站點(diǎn)較為分散，各站點(diǎn)日用水量并不大，而單獨(dú)建設(shè)給水處理設(shè)施費(fèi)用較高，運(yùn)營(yíng)期還需要日常維護(hù)管理，因此要經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后最終確定。

2.3 以市政水為水源

對(duì)于具備市政水源的房建站點(diǎn)，當(dāng)各個(gè)站點(diǎn)都可以就近從經(jīng)過(guò)的城鎮(zhèn)市政給水管引入時(shí)可考慮分別接管的方案；當(dāng)全線只有個(gè)別站點(diǎn)具備條件時(shí)，應(yīng)根據(jù)地形因素劃分供水區(qū)域，宜優(yōu)先選擇重力輸水方式，不能重力輸水時(shí)再考慮加壓輸水方式，或采用重力加壓結(jié)合的輸水方式。重力輸水時(shí)供水范圍內(nèi)下游管道承受的靜壓高，需選用合適的管材并在適當(dāng)位置設(shè)置減壓恒壓閥消能，降低管材耐壓等級(jí)，減少工程造價(jià)、減少漏損水量，保證輸水管流速不大于3m／s以利于安全運(yùn)行，應(yīng)防止局部高出水力坡線的高地輸水管線出現(xiàn)負(fù)壓。加壓輸水當(dāng)?shù)貏?shì)高差大水泵所需的揚(yáng)程較高、或輸水距離超長(zhǎng)時(shí)，可考慮多級(jí)加壓，以降低管道的承壓等級(jí)避免水錘事故的發(fā)生，同時(shí)可減少輸水能耗；串聯(lián)泵站的位置、數(shù)量應(yīng)按照節(jié)約能量，便于維護(hù)管理的原則選取，各級(jí)泵站間使用光纖等通訊實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行。山區(qū)地形復(fù)雜高差大起伏較多，為了安全供水，一般沿高速公路主線敷設(shè)兩條平行的輸水管線，這樣管線路由相對(duì)平緩，再根據(jù)事故供水保證率的要求設(shè)置數(shù)根連通管。對(duì)于高壓力、長(zhǎng)距離輸水管線應(yīng)特別注意進(jìn)行水錘分析計(jì)算，并采取綜合的水錘防護(hù)措施，如水泵出口設(shè)置微阻緩閉多功能水泵控制閥，水泵出水干管設(shè)置水錘消除器，高點(diǎn)及平緩上升段每隔1km左右設(shè)置復(fù)合式防水錘吸排氣閥，低點(diǎn)設(shè)置泄水閥，管道局部高壓處設(shè)置超壓泄壓閥等，確保輸水管道最大水錘壓力不超過(guò)1.5倍最大工作壓力，事故停泵的水泵反轉(zhuǎn)速度不應(yīng)大于其額定轉(zhuǎn)速的1.2倍，超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2min。

3 輸水管道管材及敷設(shè)方式選擇

3.1 管材的選用

輸水管道的管材應(yīng)根據(jù)管道直徑、工作壓力、沿線地質(zhì)條件及地形起伏程度、供貨工期施工條件、造價(jià)等因素綜合確定。對(duì)于地質(zhì)條件好、埋地敷設(shè)、工作壓力1.0MPa以下、管徑DN1200以下的輸水管道，可選擇預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管、鋼骨架PE復(fù)合管等管材；對(duì)于地質(zhì)條件差、需架空敷設(shè)、工作壓力1.0MPa以上、管徑DN1200以上的輸水管道，宜選擇鋼管。輸水管道的公稱壓力應(yīng)根據(jù)最大工作壓力加0.2～0.4MPa的裕量為宜，必要時(shí)也可根據(jù)具體情況選用組合管材。

金屬管材輸水管道架空、埋地或明敷于潮濕環(huán)境中時(shí)，應(yīng)考慮加強(qiáng)防腐措施。金屬管道腐蝕主要分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種，腐蝕速率與環(huán)境氧含量、pH值、含鹽量、水流速度等有關(guān)，一般氧含量越高、pH值越低、含鹽量越高、水流速度越大，腐蝕速率越快，可通過(guò)內(nèi)外涂刷合格防腐涂料防止腐蝕。有雜散電流存在時(shí)，同時(shí)考慮采用陰極保護(hù)等防止雜散電流電化學(xué)腐蝕的措施，通常有使用消耗性的陽(yáng)極材料和通入直流電兩種方法。

3.2 敷設(shè)方式的選取

山區(qū)輸水管道敷設(shè)方式分為埋地敷設(shè)和架空敷設(shè)兩種。直埋敷設(shè)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行必要的基礎(chǔ)處理，寒冷地區(qū)埋深應(yīng)滿足防凍要求，山區(qū)高速公路輸水管線直埋時(shí)一般敷設(shè)于路堤路塹兩側(cè)、坡腳平臺(tái)等易于巡檢維護(hù)處，在轉(zhuǎn)彎或坡度起伏變化處需設(shè)置止推墩，止推墩基礎(chǔ)應(yīng)開(kāi)挖至持力層，且開(kāi)挖深度不小于0.3m，采用C15現(xiàn)澆混凝土墩；架空敷設(shè)應(yīng)考慮調(diào)節(jié)管道線性膨脹的伸縮補(bǔ)償措施，補(bǔ)償器的選擇、補(bǔ)償量的多少及固定支架的設(shè)置應(yīng)按管道安裝時(shí)的氣溫和最低、最高氣溫經(jīng)計(jì)算確定。管道補(bǔ)償器應(yīng)能保證管道在使用過(guò)程中具有足夠的柔性，防止管道泄漏、支架損壞等，山區(qū)高速公路輸水管線架空時(shí)一般沿主線橋、隧道敷設(shè)。當(dāng)供水管線下穿障礙物時(shí)應(yīng)采用套管防護(hù)等措施。

4 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)高速公路房建給水工程有其自身特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水源調(diào)查結(jié)果提出幾種可行的供水方案，再經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定可靠、節(jié)能的方案。供水管材應(yīng)按管道直徑、工作壓力、敷設(shè)條件等綜合考慮確定。對(duì)于地勢(shì)高差大、輸水距離長(zhǎng)的供水管線，應(yīng)進(jìn)行必要的水錘分析計(jì)算，采用合理分區(qū)，分級(jí)供水，設(shè)置水錘消除器、復(fù)合式防水錘吸排氣閥、微阻緩閉多功能水泵控制閥、超壓泄壓閥、減壓恒壓閥等措施有效防止水錘事故的發(fā)生，保證供水管線安全運(yùn)行，提高高速公路的品質(zhì)和形象，為服務(wù)區(qū)經(jīng)營(yíng)提供有力保障。